1、第二节磁感应强度第二节磁感应强度 磁通量磁通量 学习目标学习目标 1.理解并掌握磁感应强度的大小、方向及物理意义理解并掌握磁感应强度的大小、方向及物理意义 2.进一步体会用比值法定义物理量进一步体会用比值法定义物理量 3.通过实验、类比和分析，体会探究的思路和方法通过实验、类比和分析，体会探究的思路和方法 4.知道匀强磁场和磁通量的概念，并会计算磁通量知道匀强磁场和磁通量的概念，并会计算磁通量 一、磁感应强度一、磁感应强度 1物理学中，用物理学中，用_来描述磁场的强弱来描述磁场的强弱 2磁感应强度的方向磁感应强度的方向 (1)放入磁场中的小磁针，在磁场中受力将会放入磁场中的小磁针，在磁场中受力
2、将会_ (2)小磁针静止时，小磁针静止时，_所指方向规定为该点的磁感所指方向规定为该点的磁感 应强度方向，简称为应强度方向，简称为_ 磁感应强度磁感应强度 转动转动 N极极 磁场方向磁场方向 3、磁感应强度的大小、磁感应强度的大小 探究实验探究实验 (1)如图所示的实验装置，可以认为磁如图所示的实验装置，可以认为磁 极间的磁场是极间的磁场是_的，直导线的的，直导线的 方向与磁感应强度的方向方向与磁感应强度的方向_ (2)有电流通过时导线将摆动一个角度，观察摆动角度的大小有电流通过时导线将摆动一个角度，观察摆动角度的大小 可以比较可以比较_的大小的大小 (3)实验表明，通电导线与磁场方向垂直时，
3、它受力的大小与实验表明，通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小与 导线的长度导线的长度L、导线中的电流、导线中的电流I的的_成正比，用公式成正比，用公式 表示为表示为F_. 均匀均匀 垂直垂直 导线受力导线受力 乘积乘积 ILB 电流元电流元 判一判判一判(1)通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明 该处的磁感应强度为零该处的磁感应强度为零() (2)磁感应强度的大小与电流元成反比，与其受到的磁场力成磁感应强度的大小与电流元成反比，与其受到的磁场力成 正比正比() (3)通电导线所受磁场力大的地方通电导线所受磁场力大的地方,磁感应强度一定大磁感应强度一
4、定大.() 提示：提示：(1)(2)(3) 二、匀强磁场二、匀强磁场 1定义：定义：磁感应强度的磁感应强度的_处处相同的磁场处处相同的磁场 2磁感线的特点：磁感线的特点：间隔相同的间隔相同的_ 三、磁通量三、磁通量 1定义：定义：在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方的匀强磁场中，有一个与磁场方 向向_的平面的平面S，B和和S的乘积，叫做穿过这个面积的的乘积，叫做穿过这个面积的 磁通量，简称磁通磁通量，简称磁通 2公式：公式：_. 强弱、方向强弱、方向 平行直线平行直线 垂直垂直 BS 3单位：单位：1 Wb1 Tm2. 想一想想一想4.在匀强磁场中放一面积为在匀强磁场中放
5、一面积为S的线框，怎样放置能的线框，怎样放置能 使穿过线框的磁通量最大？使穿过线框的磁通量最大？ 提示：提示：垂直磁场方向放置时垂直磁场方向放置时,穿过线框的磁感线的条数最多穿过线框的磁感线的条数最多. 磁通量最大磁通量最大. 磁通密度磁通密度 对磁感应强度的理解对磁感应强度的理解 3磁感应强度磁感应强度B的方向的方向 磁感应强度磁感应强度B是一个矢量，它的方向是磁场中小磁针静止时是一个矢量，它的方向是磁场中小磁针静止时N 极所指的方向或者说是极所指的方向或者说是N极所受磁场力的方向通电导线受极所受磁场力的方向通电导线受 力的方向不是磁感应强度的方向磁感应强度的合成与分解力的方向不是磁感应强度
6、的方向磁感应强度的合成与分解 必须遵循平行四边形定则必须遵循平行四边形定则 4磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场,这时这时L应很短很应很短很 短，短，IL称作称作“电流元电流元”，相当于静电场中的，相当于静电场中的“点电荷点电荷” 匀强磁场中长匀强磁场中长2 cm的通电导线垂直于磁场方向放置，当的通电导线垂直于磁场方向放置，当 通过导线的电流为通过导线的电流为2 A时，它受到的磁场力大小为时，它受到的磁场力大小为410 3 N， ， 问：该处的磁感应强度问：该处的磁感应强度B是多大？若磁场、电流不变，导线长是多大？若磁场、电流不变，导线长 度减小到度减小到
7、1 cm，该处的磁感应强度又是多大？，该处的磁感应强度又是多大？ 思路探究思路探究 磁感应强度的大小与该处是否放置电流元有关吗磁感应强度的大小与该处是否放置电流元有关吗? 答案答案0.1 T0.1 T 1下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是() A某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时 所受磁场力的方向所受磁场力的方向 B小磁针小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 C垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度垂直于磁场放置的通电
8、导线的受力方向就是磁感应强度 的方向的方向 D磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 解析：磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向解析：磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向, 磁场方向也就是小磁针磁场方向也就是小磁针N极受力的方向但电流受力的方向极受力的方向但电流受力的方向 不能代表磁感应强度和磁场的方向故选不能代表磁感应强度和磁场的方向故选B、D. BD 磁感应强度磁感应强度B与电场强度与电场强度E的比较的比较 磁感应强度磁感应强度B电场强度电场强度E 物理意义物理意义 定定 义义 式式 共同点共同点 特点特点 方向方向
9、 单位单位 描述磁场的性质描述磁场的性质描述电场的性质描述电场的性质 都是用比值的形式下定义都是用比值的形式下定义 BF/(IL)，通电导线与，通电导线与B 垂直，垂直，B与与F、I、L无关无关 EF/q E与与F、 q无关无关 矢量矢量,小磁针小磁针 N极受力方向极受力方向 矢量，放入该点正矢量，放入该点正 电荷受力方向电荷受力方向 1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C 特别提醒：特别提醒：(1)电场力为零电场力为零,该处电场场强为零；磁场力为零该处电场场强为零；磁场力为零, 该处磁感应强度不一定为零该处磁感应强度不一定为零 (2)某点电场强度的方向即为放在该处的正电荷所受电场力的某点
10、电场强度的方向即为放在该处的正电荷所受电场力的 方向；某点磁感应强度的方向却不是放在该处的通电导线的方向；某点磁感应强度的方向却不是放在该处的通电导线的 受力方向受力方向 (3)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到 的电场力是唯一确定的；在磁场中某一确定的位置放入一段的电场力是唯一确定的；在磁场中某一确定的位置放入一段 导线，电流受到的磁场力还与导线放置的方向有关导线，电流受到的磁场力还与导线放置的方向有关 (2014天津南开中学高二检测天津南开中学高二检测)下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( ) A电荷在某处不受电场力的作
11、用，则该处的电场强度为零电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零 B一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应 强度一定为零强度一定为零 C把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所 带电荷量的比值表示该点电场的强度带电荷量的比值表示该点电场的强度 D把一小段通电导线放在磁场中某处把一小段通电导线放在磁场中某处,它所受的磁场力与该小它所受的磁场力与该小 段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱 AC 某点电场
12、的强弱由电场本身来决定与该处是否有检验电荷无某点电场的强弱由电场本身来决定与该处是否有检验电荷无 关某点磁场的强弱由磁场本身决定，与该处是否有电流元关某点磁场的强弱由磁场本身决定，与该处是否有电流元 无关无关 2关于磁场，下列说法中不正确的是关于磁场，下列说法中不正确的是() A磁场和电场一样，是同一种物质磁场和电场一样，是同一种物质 B磁场的最基本特性是对放在磁场里的磁极或电流有磁场磁场的最基本特性是对放在磁场里的磁极或电流有磁场 力的作用力的作用 C磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场进行的磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场进行的 D电流和电流之间的相互作用是通过磁场进行的电流和电流
13、之间的相互作用是通过磁场进行的 解析：电荷周围存在电场，运动电荷产生磁场，磁场的基本解析：电荷周围存在电场，运动电荷产生磁场，磁场的基本 性质是对放在磁场里的磁体或电流有磁场力的作用，磁体性质是对放在磁场里的磁体或电流有磁场力的作用，磁体 间、磁体与通电导体间、电流与电流间的相互作用都是通过间、磁体与通电导体间、电流与电流间的相互作用都是通过 磁场进行的故磁场进行的故B、C、D正确正确 A 1磁通量的计算磁通量的计算 (1)公式：公式：BS. (2)公式的适用条件公式的适用条件 匀强磁场；匀强磁场； 磁感线与平面垂直磁感线与平面垂直 (3)在匀强磁场在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式中
14、，若磁感线与平面不垂直，公式BS中中 的的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，则应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，则 BScos . (4)当磁感线同时从不同侧穿过同一面时，当磁感线同时从不同侧穿过同一面时， 磁通量磁通量|1|2|. 对磁通量的进一步理解对磁通量的进一步理解 2磁通量的正、负磁通量的正、负 (1)磁通量是标量，但有正、负磁通量是标量，但有正、负,当磁感线从某一面上穿入时当磁感线从某一面上穿入时, 磁通量为正值，穿出时即为负值磁通量为正值，穿出时即为负值 (2)当平面转过当平面转过180时，磁通量的变化量时，磁通量的变化量|1|2| 2BS. 3磁通量的变化磁通量的
15、变化 磁通量的变化，一般有下列三种情况：磁通量的变化，一般有下列三种情况： (1)B变，变，S不变时，不变时，BS； (2)S变，变，B不变时，不变时，BS； (3)B和和S都变化时，都变化时，BS. 特别提醒：特别提醒：(1)穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线 条数的多少决定，与匝数无关条数的多少决定，与匝数无关 (2)当平面转过当平面转过180时时,磁通量的变化量磁通量的变化量|21|2BS, 而不是而不是0. 如图所示，框架面积为如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为，框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为
16、的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为_若若 使框架绕使框架绕OO转过转过30角，则穿过框架平面的角，则穿过框架平面的 磁通量为磁通量为_；若从初始位置转过；若从初始位置转过90角，角， 则穿过框架平面的磁通量为则穿过框架平面的磁通量为_；若从初；若从初 始位置转过始位置转过180角，则穿过框架平面的磁通角，则穿过框架平面的磁通 量的变化量是量的变化量是_ 思路探究思路探究在该题目中引起磁通量变化的原因是什么？在该题目中引起磁通量变化的原因是什么？ BS 0 2BS 对磁通量的求解问题应注意以下三方面：对磁通量的求解问题应注意以下三方面： (1)看清磁感线的方向与平面的关系；看清磁感线的方向
17、与平面的关系； (2)确定磁感线的穿过方向；确定磁感线的穿过方向； (3)注意是哪个因素变化引起的磁通量的变化注意是哪个因素变化引起的磁通量的变化 3一平面线圈用细杆悬于一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，点，开始时细杆处于水平位置， 释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终 与纸面垂直，当线圈第一次通过位置与纸面垂直，当线圈第一次通过位置B和位置和位置C的过程中，下的过程中，下 列对磁通量变化判断正确的是列对磁通量变化判断正确的是() A一直变大一直变大 B一直变小一直变小 C先变大后变小先变大后变小 D先变小后变
18、大先变小后变大 解析：由图可知，解析：由图可知， 线圈由线圈由A经过经过B到到C的过程的过程 中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小，中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小， 通过线圈的磁通量为通过线圈的磁通量为BS，可见通过线圈的磁通量先变大后，可见通过线圈的磁通量先变大后 变小变小 C 磁场的叠加即磁感应强度磁场的叠加即磁感应强度B的叠加，由于磁感应强度是矢量的叠加，由于磁感应强度是矢量, 所以它能像力的合成、电场强度的叠加一样进行矢所以它能像力的合成、电场强度的叠加一样进行矢 量的合成，合成时满足平行四边形定则，在学习过程中要做量的合成，合成时满足平行四边形定则，在学习过程中要做 到触类
19、旁通到触类旁通 特别提醒：特别提醒：电流周围各点的磁感应强度的大小与电流大小和电流周围各点的磁感应强度的大小与电流大小和 离电流的远近有关离电流的远近有关 磁场的叠加磁场的叠加 有两根长直导线有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于互相平行放置，如图所示为垂直于 导线的截面图在图中所示的平面内，导线的截面图在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的点为两根导线连线的 中点，中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中 垂线上，且与垂线上，且与O点的距离相等若两导线中通有大小相等、方点的距离相等若两导线中通有大小相等、方 向相同的恒定电
20、流向相同的恒定电流I，则关于线段，则关于线段MN上各点的磁感应强度的上各点的磁感应强度的 说法中正确的是说法中正确的是() AM点和点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同点的磁感应强度大小相等，方向相同 BM点和点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反点的磁感应强度大小相等，方向相反 C在线段在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零上各点的磁感应强度都不可能为零 D在线段在线段MN上只有一点的磁感应强度为零上只有一点的磁感应强度为零 思路探究思路探究如何判断两导线在各点形成磁场的方向？如何判断两导线在各点形成磁场的方向？ BD 解析解析两根导线分别在两根导线分别在M点和点和N点产生的磁感应强度大
21、小相点产生的磁感应强度大小相 等，方向相反，所以等，方向相反，所以M点、点、N点的磁感应强度大小相等，方点的磁感应强度大小相等，方 向相反，选项向相反，选项B正确；线段正确；线段MN中点中点O的磁感应强度为零，选的磁感应强度为零，选 项项D正确正确 易错辨析易错辨析对磁感应强度及方向理解不透而出错对磁感应强度及方向理解不透而出错 范例范例长长10 cm的通电直导线，通过的通电直导线，通过1 A的电流，在磁场强的电流，在磁场强 弱、方向都一样的空间弱、方向都一样的空间(匀强磁场匀强磁场)中某处受到的磁场力为中某处受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度，则该磁场的磁感应强度() A等于等于4 T B大于或等于大于或等于4 T C小于或等于小于或等于4 T D方向与其所受到的磁场力方向一致方向与其所受到的磁场力方向一致 B 错因分析错因分析本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下：
